(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔壁により仕切られた多数の流通孔を有するハニカム部材を複数備え、該複数のハニカム部材が、該ハニカム部材と実質的に同材質の接合部材により、該流通孔の流路方向と実質的に平行な面で接合され、該複数のハニカム部材が一体化されてなるハニカム構造体であって、
該ハニカム部材における該接合部材が、接合面に連続的に配設され、少なくとも、流路入口端面外周部及び／又は流路出口端面外周部に接続する端部を含んで、未接合部を有し、該接合面の該未接合部が、該流路入口端面外周部又は該流路出口端面外周部から該流通孔の流路方向に、同方向における該ハニカム構造体の全長に対し、１０％以上の長さで設けられていることを特徴とするハニカム構造体。
【請求項２】
隔壁により仕切られた多数の流通孔を有するハニカム部材を複数有し、該複数のハニカム部材を、該流通孔の流路方向と実質的に平行な面で接合部材により接合して一体化してなるハニカム構造体であって、
該ハニカム部材が、金属ＳｉとＳｉＣとを主成分とし、Ｓｉ／（Ｓｉ＋ＳｉＣ）で規定されるＳｉ含有量が５〜５０重量％であり、
該接合部材が、金属ＳｉとＳｉＣとを主成分とし、Ｓｉ／（Ｓｉ＋ＳｉＣ）で規定されるＳｉ含有量が、接合される該ハニカム部材と同等かそれより多く、かつ１０〜８０重量％であり、
該ハニカム部材における該接合部材が、接合面に連続的に配設され、少なくとも、流路入口端面外周部及び／又は流路出口端面外周部に接続する端部を含んで、未接合部を有し、該接合面の該未接合部が、該流路入口端面外周部又は該流路出口端面外周部から該流通孔の流路方向に、同方向における該ハニカム構造体の全長に対し、１０％以上の長さで設けられていることを特徴とするハニカム構造体。
【請求項３】
該接合面の該未接合部が、該流路入口端面外周部又は該流路出口端面外周部から各端面の中心方向に、同方向における該ハニカム構造体の全幅に対し、１０％以上の長さで設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
【請求項４】
該接合面の該未接合部の少なくとも一部に、耐熱無機材料を主成分とする充填部材が配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項５】
該充填部材のヤング率が、ハニカム部材のヤング率の８０％以下であること、又は該充填部材の材料強度が、該ハニカム部材の材料強度より小さいこと、の少なくともいずれか一方を満足することを特徴とする請求項４に記載のハニカム構造体。
【請求項６】
該ハニカム部材の主成分が、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素、窒化珪素、リチウムアルミニウムシリケート、チタン酸アルミニウム及びこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる少なくとも１種のセラミックス、又はＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属である請求項１、３〜５のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項７】
該ハニカム部材の隔壁上に触媒が担持されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のハニカム構造体。
【請求項８】
隔壁により仕切られ、流路入口端面及び流路出口端面に貫通する多数の流通孔を、該流通孔が貫通する該流路入口端面及び流路出口端面で互い違いに目封じされているハニカムフィルター部材を複数有し、該ハニカムフィルター部材を、該流通孔の流路方向と平行な面で、該ハニカムフィルター部材と実質的に同材質の接合部材により接合して、一体化してなるハニカムフィルターであって、
該ハニカムフィルター部材における該接合部材が、接合面に連続的に配設され、少なくとも、流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を含んで、未接合部を有し、該接合面の該未接合部が、該流路入口端面外周部又は該流路出口端面外周部から該流通孔の流路方向に、同方向における該ハニカム構造体の全長に対し、１０％以上の長さで設けられていることを特徴とするハニカムフィルター。
【請求項９】
隔壁により仕切られ、流路入口端面及び流路出口端面に貫通する多数の流通孔を、該流通孔が貫通する該流路入口端面及び流路出口端面で互い違いに目封じされているハニカムフィルター部材を複数有し、該複数のハニカムフィルター部材を、該流通孔の流路方向と平行な面で、接合部材により接合、一体化してなるハニカムフィルターであって、
該ハニカムフィルター部材の基体が、金属ＳｉとＳｉＣとを主成分とし、Ｓｉ／（Ｓｉ＋ＳｉＣ）で規定されるＳｉ含有量が５〜５０重量％であり、
該接合部材が、金属ＳｉとＳｉＣとを主成分とし、Ｓｉ／（Ｓｉ＋ＳｉＣ）で規定されるＳｉ含有量が、接合される該ハニカムフィルター部材の基体と同等かそれより多く、かつ１０〜８０重量％であり、
該ハニカムフィルター部材における該接合部材が、接合面に、連続的に配設され、少なくとも、流路入口端面外周部及び／又は流路出口端面外周部に接続する端部を含んで、未接合部を有し、該接合面の該未接合部が、該流路入口端面外周部又は該流路出口端面外周部から該流通孔の流路方向に、同方向における該ハニカム構造体の全長に対し、１０％以上の長さで設けられていることを特徴とするハニカムフィルター。
【請求項１０】
該接合面の該未接合部が、該流路入口端面外周部又は該流路出口端面外周部から各端面の中心方向に、同方向における該ハニカムフィルターの全幅に対し、１０％以上の長さで設けられていることを特徴とする請求項８又は９に記載のハニカムフィルター。
【請求項１１】
該接合面の該未接合部の少なくとも一部に、耐熱無機材料を主成分とする充填部材が配設されていることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載のハニカムフィルター。
【請求項１２】
該充填部材のヤング率が、ハニカム部材のヤング率の８０％以下であること、又は該充填部材の材料強度が、該ハニカム部材の材料強度より小さいこと、の少なくともいずれか一方を満足することを特徴とする請求項１１に記載のハニカムフィルター。
【請求項１３】
該ハニカムフィルター部材の主成分が、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素、窒化珪素、リチウムアルミニウムシリケート、チタン酸アルミニウム及びこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる少なくとも１種のセラミックス、又はＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属である請求項８、１０〜１２のいずれか一項に記載のハニカムフィルター。
【請求項１４】
該ハニカム部材の隔壁上に触媒が担持されていることを特徴とする請求項８〜１３のいずれか一項に記載のハニカムフィルター。
【請求項１５】
原料粉末、バインダー及び水を混練し、得られた混練物を成形、乾燥してハニカム体を得、次いで、該ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、該ハニカム体における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて該ハニカム体の全長に対し、１０％以上の長さで連続的に形成し、次いで、複数の該ハニカム体を、該接合層を介して接合して一体化した後、焼成することを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【請求項１６】
原料粉末、バインダー及び水を混練し、得られた混練物を成形、乾燥してハニカム体とした後、更に、該ハニカム体を焼成してハニカム部材を得、次いで、該ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、該ハニカム部材における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて該ハニカム体の全長に対し、１０％以上の長さで連続的に形成し、次いで、複数の該ハニカム部材を、該接合層を介して接合して一体化した後、焼成することを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【請求項１７】
原料粉末、バインダー及び水を混練し、得られた混練物を成形、乾燥してハニカム体とした後、更に、該ハニカム体の外形を加工し、次いで、該ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、該ハニカム体における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて該ハニカム体の全長に対し、１０％以上の長さで連続的に形成し、次いで、複数の該ハニカム体を、該接合層を介して接合して一体化した後、焼成することを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【請求項１８】
原料粉末、バインダー及び水を混練し、得られた混練物を成形、乾燥してハニカム体を得、次いで、該ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、該ハニカム体における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて該ハニカム体の全長に対し、１０％以上の長さで連続的に形成し、次いで、複数の該ハニカム体を、該接合層を介して接合して一体化した後、外形を加工し、その後焼成することを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【請求項１９】
原料粉末、バインダー及び水を混練し、得られた混練物を成形、乾燥してハニカム体とした後、更に、該ハニカム体の外形を加工した後、焼成してハニカム部材を得、次いで、該ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、該ハニカム部材における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて該ハニカム体の全長に対し、１０％以上の長さで連続的に形成し、次いで、複数の該ハニカム部材を、該接合層を介して接合して一体化した後、焼成することを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【請求項２０】
原料粉末、バインダー及び水を混練し、得られた混練物を成形、乾燥してハニカム体とし、次いで、該ハニカム体を焼成してハニカム部材とした後、該ハニカム部材の外形を加工し、次いで、該ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、該ハニカム部材における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて該ハニカム体の全長に対し、１０％以上の長さで連続的に形成し、次いで、複数の該ハニカム部材を、該接合層を介して接合して一体化した後、焼成することを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【請求項２１】
請求項１５〜２０のいずれか一項に記載の方法で得られたハニカム構造体の外形を、更に加工することを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【請求項２２】
請求項１５〜２１のいずれか一項に記載の製造方法で得られるハニカム構造体の側面の少なくとも一部に、耐熱無機材料を主成分とする充填材を塗布することを特徴とするハニカム構造体の製造方法。
【請求項２３】
該接合層を該ハニカム体の全長に対し、１０％以上の長さで連続的に形成した面のうち、接合層が形成されていない部分の少なくとも一部に、耐熱無機材料を主成分とする充填材を配設することを特徴とする請求項１５〜２２のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項２４】
該ハニカム体及び該接合層の主成分が、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素、窒化珪素、リチウムアルミニウムシリケート、チタン酸アルミニウム及びこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる少なくとも１種のセラミックス、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属、又は金属ＳｉとＳｉＣからなることを特徴とする請求項１５〜２３のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項２５】
請求項１５〜２４のいずれか一項に記載の製造方法によりハニカム構造体を製造後、触媒を担持することを特徴とする触媒付きハニカム構造体の製造方法。
【請求項２６】
該接合層を該流路入口端面外周部又は該流路出口端面外周部から各端面の中心方向に、同方向における該ハニカム体の全幅に対し、１０％以上の長さで連続的に形成することを特徴とする請求項１５〜２５のいずれか一項に記載のハニカム構造体の製造方法。
【請求項２７】
原料粉末、バインダー及び水を混練し、得られた混練物を成形、乾燥してハニカム体を得、次いで、該ハニカム体の流路入口端面及び流路出口端面に貫通する多数の流通孔を、該流路入口端面及び該流路出口端面で互い違いに目封じして目封じハニカム体を作製し、次いで、該ハニカム体と実質的に同材質からなる接合層を、該目封じハニカム体における該流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて該ハニカム体の全長に対し、１０％以上の長さで連続的に形成し、次いで、複数の該目封じハニカム体を、該接合層を介して接合して一体化した後、焼成することを特徴とするハニカムフィルターの製造方法。
【請求項２８】
原料粉末、バインダー及び水を混練し、得られた混練物を成形、乾燥してハニカム体とした後、更に、該ハニカム体を焼成してハニカム部材を得、次いで、該ハニカム部材の、流路入口端面及び流路出口端面に貫通する多数の流通孔を、該流路入口端面及び該流路出口端面で互い違いに目封じしてハニカムフィルター部材を作製し、次いで、該ハニカム体と実質的に同材質からなる接合層を、該ハニカムフィルター部材における該流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて該ハニカム体の全長に対し、１０％以上の長さで連続的に形成し、次いで、複数の該ハニカムフィルター部材を、該接合層を介して接合して一体化した後、焼成することを特徴とするハニカムフィルターの製造方法。
【請求項２９】
原料粉末、バインダー及び水を混練し、得られた混練物を成形、乾燥してハニカム体を得、次いで、該ハニカム体の流路入口端面及び流路出口端面に貫通する多数の流通孔を、該流路入口端面及び該流路出口端面で互い違いに目封じして目封じハニカム体を作製し、次いで、該ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、該目封じハニカム体における該流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて該ハニカム体の全長に対し、１０％以上の長さで連続的に形成し、次いで、複数の該目封じハニカム体を、該接合層を介して接合して一体化した後、外形を加工し、その後焼成することを特徴とするハニカムフィルターの製造方法。
【請求項３０】
原料粉末、バインダー及び水を混練し、得られた混練物を成形、乾燥してハニカム体とした後、更に、該ハニカム体の外形を加工し、次いで、該ハニカム体の流路入口端面及び流路出口端面に貫通する多数の流通孔を、該流路入口端面及び該流路出口端面で互い違いに目封じして目封じハニカム体を作製し、次いで、該ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、該目封じハニカム体における該流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて該ハニカム体の全長に対し、１０％以上の長さで連続的に形成し、次いで、複数の該目封じハニカム体を、該接合層を介して接合して一体化した後、焼成することを特徴とするハニカムフィルターの製造方法。
【請求項３１】
原料粉末、バインダー及び水を混練し、得られた混練物を成形、乾燥してハニカム体とした後、更に、該ハニカム体の外形を加工した後、焼成してハニカム部材を得、次いで、該ハニカム部材の流路入口端面及び流路出口端面に貫通する多数の流通孔を、該流路入口端面及び該流路出口端面で互い違いに目封じしてハニカムフィルター部材を作製し、次いで、該ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、該ハニカムフィルター部材における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて該ハニカム体の全長に対し、１０％以上の長さで連続的に形成し、次いで、複数の該ハニカムフィルター部材を、該接合層を介して接合して一体化した後、焼成することを特徴とするハニカムフィルターの製造方法。
【請求項３２】
原料粉末、バインダー及び水を混練し、得られた混練物を成形、乾燥してハニカム体とし、次いで、該ハニカム体を焼成してハニカム部材とした後、該ハニカム部材の外形を加工し、次いで、該ハニカム部材の流路入口端面及び流路出口端面に貫通する多数の流通孔を、該流路入口端面及び該流路出口端面で互い違いに目封じしてハニカムフィルター部材を作製し、次いで、該ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、該ハニカムフィルター部材における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて該ハニカム体の全長に対し、１０％以上の長さで連続的に形成し、次いで、複数の該ハニカムフィルター部材を、該接合層を介して接合して一体化した後、焼成することを特徴とするハニカムフィルターの製造方法。
【請求項３３】
請求項２７〜３２のいずれか一項に記載の方法で得られたハニカムフィルターの外形を、更に加工することを特徴とするハニカムフィルターの製造方法。
【請求項３４】
請求項２７〜３３のいずれか一項に記載の製造方法で得られるハニカムフィルターの側面の少なくとも一部に、耐熱無機材料を主成分とする充填材を塗布することを特徴とするハニカムフィルターの製造方法。
【請求項３５】
該接合層を該ハニカム体の全長に対し、１０％以上の長さで連続的に形成した面のうち、接合層が形成されていない部分の少なくとも一部に、耐熱無機材料を主成分とする充填材を配設することを特徴とする請求項２７〜３４のいずれか一項に記載のハニカムフィルターの製造方法。
【請求項３６】
該ハニカム体及び該接合材の主成分が、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素、窒化珪素、リチウムアルミニウムシリケート、チタン酸アルミニウム及びこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる少なくとも１種のセラミックス、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属、又は金属ＳｉとＳｉＣからなることを特徴とする請求項２７〜３５のいずれか一項に記載のハニカムフィルターの製造方法。
【請求項３７】
請求項２７〜３６のいずれか一項に記載の製造方法によりハニカムフィルターを製造後、触媒を担持することを特徴とする触媒付きハニカムフィルターの製造方法。
【請求項３８】
該接合層を該流路入口端面外周部又は該流路出口端面外周部から各端面の中心方向に、同方向における該ハニカム体の全幅に対し、１０％以上の長さで連続的に形成することを特徴とする請求項２７〜３７のいずれか一項に記載のハニカムフィルターの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関等の熱機関、又はボイラー等の燃焼装置の排気ガス浄化装置や、液体燃料又は気体燃料の改質装置等に用いられる触媒担持用のハニカム構造体とハニカムフィルター、及びそれらの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関等の熱機関又はボイラー等の燃焼装置の排気ガス浄化装置や、液体燃料又は気体燃料の改質装置等に、触媒成分を担持したハニカム構造体が用いられている。また、ディーゼルエンジンから排出される排気ガスのような含塵流体中に含まれる粒子状物質を捕集除去するために、ハニカムフィルターを用いることが知られている。
【０００３】
このような目的で使用されるハニカム構造体又はハニカムフィルターは、排気ガスの急激な温度変化や局所的な発熱にさらされて内部に不均一な温度分布が生じやすく、それが原因でクラックが発生する等の問題があった。特に、ディーゼルエンジンの排気中の粒子状物質を補集するハニカムフィルターとして用いられる場合には、溜まったカーボン微粒子を燃焼させて除去することが必要であり、この際に局所的な高温化が避けられないため、大きな熱応力が発生し易く、クラックが発生し易かった。ここで、熱応力の発生は、温度分布の不均一により、ハニカム構造体各部の熱膨張変形が異なるのに対し、各部が互いに拘束されて自由に変形できないことによるものである。
【０００４】
また、使用目的によりハニカム構造体が大型化する場合には、複数のハニカム部材を接合部材により接合して一体化したハニカム構造体又はハニカムフィルターを作成することが知られており、この場合も、発生する熱応力を低減させる工夫が必要となる。
【０００５】
熱応力を低減する方策として、従来、例えば、ＵＳＰ４３３５７８３号公報には、多数のハニカム部材を不連続な接合部材で接合するハニカム構造体の製造方法が開示されている。しかし、このハニカム構造体では、熱応力が、主に流通孔が貫通する両端面外周部近傍に発生するということが考慮されていないため、熱応力を必ずしも充分に緩和するものではなかった。また、接合部材が、不連続に設けられているため、ハニカム部材の接合強度が充分ではなく、得られるハニカム構造体の機械的強度が必ずしも充分なものではなかった。
【０００６】
また、特公昭６１−５１２４０号公報には、セラミック材料よりなるハニカム構造のマトリックス部材を押出し成形し、焼成後その外周部を加工して平滑にした後、その接合部に焼成後の鉱物組成がマトリックス部材と実質的に同一で、かつ熱膨脹率の差が８００℃において０．１％以下となるセラミック接合材を塗布し、焼成する耐熱衝撃性回転蓄熱体が提案されている。しかしながら、この耐熱衝撃性回転蓄熱体でも、熱応力が、主に流路入口端面及び流路出口端面の外周部近傍に発生するにもかかわらず、ハニカム部材がこれら両端面外周部で接合されているため、熱応力を必ずしも充分に緩和するものではなかった。
【０００７】
また、１９８６年のＳＡＥ論文８６０００８には、コージェライトのハニカム部材を同じくコージェライトセメントで接合したセラミックハニカムフィルターが開示されいる。しかしながら、このハニカムフィルターでも、流路入口端面外周部及び出口端面外周部まで接合されている点で、前述のハニカム構造体等と同様であり、やはり熱応力を必ずしも充分に緩和するものではなかった。
【０００８】
さらに、特開平８−２８２４６号公報には、複数のハニカムセラミック部材を、少なくとも三次元的に交錯する無機繊維と無機粒子とを、無機バインダー、及び有機バインダーを介して相互に結合してなる弾性質シール部材で接着したセラミックハニカムフィルターが開示されている。しかし、このハニカムフィルターでも、ハニカム部材とシール部材が同材質でなく、また、流路入口端面外周部及び出口端面外周部まで接着されているため、その端面に発生する熱応力を緩和できないという問題点があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、使用時における熱応力によるクラック発生が生じない耐久性に優れたハニカム構造体、ハニカムフィルター、及びそれらの製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、隔壁により仕切られた多数の流通孔を有するハニカム部材を複数備え、この複数のハニカム部材が、ハニカム部材と実質的に同材質の接合部材により、流通孔の流路方向と実質的に平行な面で接合され、該複数のハニカム部材が一体化されてなるハニカム構造体であって、ハニカム部材における該接合部材が、接合面に連続的に配設され、少なくとも、流路入口端面外周部及び／又は流路出口端面外周部に接続する端部を含んで、未接合部を有し、該接合面の該未接合部が、該流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部から該流通孔の流路方向に、同方向における該ハニカム構造体の全長に対し、１０％以上の長さで設けられていることを特徴とするハニカム構造体が提供される。
【００１１】
また、本発明によれば、隔壁により仕切られ、流路入口端面及び流路出口端面に貫通する多数の流通孔を、流通孔が貫通する流路入口端面及び流路出口端面で互い違いに目封じされているハニカムフィルター部材を複数有し、このハニカムフィルター部材が、該ハニカムフィルター部材と実質的に同材質の接合部材により、該流通孔の流路方向と平行な面が接合され、該複数のハニカム部材が一体化されてなるハニカムフィルターであって、このハニカムフィルター部材における該接合部材が、接合面に連続的に配設され、少なくとも、流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を含んで、未接合部を有し、該接合面の該未接合部が、該流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部から該流通孔の流路方向に、同方向における該ハニカム構造体の全長に対し、１０％以上の長さで設けられていることを特徴とするハニカムフィルターが提供される。
【００１２】
これらハニカム構造体及びハニカムフィルター（以下、「ハニカム構造体等」と省略していうことがある。）においては、ハニカム部材及び接合部材の主成分が金属ＳｉとＳｉＣからなり、ハニカム部材のＳｉ／（Ｓｉ＋ＳｉＣ）で規定されるＳｉ含有量が５〜５０重量％であり、接合部材のＳｉ／（Ｓｉ＋ＳｉＣ）で規定されるＳｉ含有量が、接合されるハニカム部材と同等かそれより多く、かつ１０〜８０重量％であるものとすることもできる。
【００１３】
また、本発明のハニカム構造体等においては、接合部材が、流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部から各端面の中心方向に、同方向におけるハニカム構造体の全幅に対し、１０％以上の長さで連続的に設けられていることが好ましい。
【００１４】
さらに、本発明のハニカム構造体等においては、接合面の未接合部の少なくとも一部に、耐熱無機材料を主成分とする充填部材が配設されていることが好ましく、この際、充填部材のヤング率が、ハニカム部材のヤング率の８０％以下であること、又は充填部材の材料強度が、ハニカム部材の材料強度より小さいこと、の少なくともいずれか一方を満足することが好ましい。
【００１５】
さらにまた、本発明のハニカム構造体等においては、ハニカム部材の主成分が、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素、窒化珪素、リチウムアルミニウムシリケート、チタン酸アルミニウム及びこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる少なくとも１種のセラミックス、又はＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属であることが好ましい。また、ハニカム部材の隔壁上に、触媒を担持させることもできる。
【００１６】
他方、本発明によれば、原料粉末、バインダー及び水を混練し、得られた混練物を成形、乾燥してハニカム体を得、次いで、ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、ハニカム体における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて該ハニカム体の全長に対し、１０％以上の長さで連続的に形成し（以下、「該ハニカム体の全長に対し、１０％以上の長さで連続的に形成し」を「一部に形成し」と省略していう。）、次いで、複数のハニカム体を、接合層を介して接合して一体化した後、焼成することを特徴とするハニカム構造体の製造方法が提供される。
【００１７】
また、本発明によれば、原料粉末、バインダー及び水を混練し、得られた混練物を成形、乾燥してハニカム体とした後、更に、ハニカム体を焼成してハニカム部材を得、次いで、ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、ハニカム部材における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて一部に形成し、次いで、複数のハニカム部材を、接合層を介して接合して一体化した後、焼成することを特徴とするハニカム構造体の製造方法が提供される。
【００１８】
さらに、本発明によれば、原料粉末、バインダー及び水を混練し、得られた混練物を成形、乾燥してハニカム体とした後、更に、ハニカム体の外形を加工し、次いで、ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、ハニカム体における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて一部に形成し、次いで、複数の該ハニカム体を、接合層を介して接合して一体化した後、焼成することを特徴とするハニカム構造体の製造方法が提供される。
【００１９】
さらにまた、本発明によれば、原料粉末、バインダー及び水を混練し、得られた混練物を成形、乾燥してハニカム体を得、次いで、該ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、該ハニカム体における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて一部に形成し、次いで、複数の該ハニカム体を、該接合層を介して接合して一体化した後、外形を加工し、その後焼成することを特徴とするハニカム構造体の製造方法が提供される。
【００２０】
さらにまた、本発明によれば、原料粉末、バインダー及び水を混練し、得られた混練物を成形、乾燥してハニカム体とした後、更に、ハニカム体の外形を加工した後、焼成してハニカム部材を得、次いで、ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、ハニカム部材における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて一部に形成し、次いで、複数のハニカム部材を、接合層を介して接合して一体化した後、焼成することを特徴とするハニカム構造体の製造方法が提供される。
【００２１】
さらにまた、本発明によれば、原料粉末、バインダー及び水を混練し、得られた混練物を成形、乾燥してハニカム体とし、次いで、ハニカム体を焼成してハニカム部材とした後、ハニカム部材の外形を加工し、次いで、ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、ハニカム部材における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて一部に形成し、次いで、複数の該ハニカム部材を、接合層を介して接合して一体化した後、焼成することを特徴とするハニカム構造体の製造方法が提供される。
【００２２】
他方、本発明によれば、原料粉末、バインダー及び水を混練し、得られた混練物を成形、乾燥してハニカム体を得、次いで、ハニカム体の流路入口端面及び流路出口端面に貫通する多数の流通孔を、流路入口端面及び流路出口端面で互い違いに目封じして目封じハニカム体を作製し、次いで、ハニカム体と実質的に同材質からなる接合層を、目封じハニカム体における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて一部に形成し、次いで、複数の目封じハニカム体を、接合層を介して接合して一体化した後、焼成することを特徴とするハニカムフィルターの製造方法が提供される。
【００２３】
また、本発明によれば、原料粉末、バインダー及び水を混練し、得られた混練物を成形、乾燥してハニカム体とした後、更に、ハニカム体を焼成してハニカム部材を得、次いで、ハニカム部材の、流路入口端面及び流路出口端面に貫通する多数の流通孔を、流路入口端面及び流路出口端面で互い違いに目封じしてハニカムフィルター部材を作製し、次いで、ハニカム体と実質的に同材質からなる接合層を、ハニカムフィルター部材における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて一部に形成し、次いで、複数のハニカムフィルター部材を、接合層を介して接合して一体化した後、焼成することを特徴とするハニカムフィルターの製造方法が提供される。
【００２４】
さらに、本発明によれば、原料粉末、バインダー及び水を混練し、得られた混練物を成形、乾燥してハニカム体を得、次いで、ハニカム体の流路入口端面及び流路出口端面に貫通する多数の流通孔を、流路入口端面及び流路出口端面で互い違いに目封じして目封じハニカム体を作製し、次いで、ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、目封じハニカム体における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて一部に形成し、次いで、複数の目封じハニカム体を、接合層を介して接合して一体化した後、外形を加工し、その後焼成することを特徴とするハニカムフィルターの製造方法が提供される。
【００２５】
さらにまた、本発明によれば、原料粉末、バインダー及び水を混練し、得られた混練物を成形、乾燥してハニカム体とした後、更に、ハニカム体の外形を加工し、次いで、ハニカム体の流路入口端面及び流路出口端面に貫通する多数の流通孔を、流路入口端面及び流路出口端面で互い違いに目封じして目封じハニカム体を作製し、次いで、ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、目封じハニカム体における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて一部に形成し、次いで、複数の目封じハニカム体を、接合層を介して接合して一体化した後、焼成することを特徴とするハニカムフィルターの製造方法が提供される。
【００２６】
さらにまた、本発明によれば、原料粉末、バインダー及び水を混練し、得られた混練物を成形、乾燥してハニカム体とした後、更に、ハニカム体の外形を加工した後、焼成してハニカム部材を得、次いで、ハニカム部材の流路入口端面及び流路出口端面に貫通する多数の流通孔を、流路入口端面及び流路出口端面で互い違いに目封じしてハニカムフィルター部材を作製し、次いで、ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、ハニカムフィルター部材における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて一部に形成し、次いで、複数のハニカムフィルター部材を、接合層を介して接合して一体化した後、焼成することを特徴とするハニカムフィルターの製造方法が提供される。
【００２７】
さらにまた、本発明によれば、原料粉末、バインダー及び水を混練し、得られた混練物を成形、乾燥してハニカム体とし、次いで、該ハニカム体を焼成してハニカム部材とした後、該ハニカム部材の外形を加工し、次いで、該ハニカム部材の流路入口端面及び流路出口端面に貫通する多数の流通孔を、流路入口端面及び流路出口端面で互い違いに目封じしてハニカムフィルター部材を作製し、次いで、ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、ハニカムフィルター部材における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて一部に形成し、次いで、複数のハニカムフィルター部材を、接合層を介して接合して一体化した後、焼成することを特徴とするハニカムフィルターの製造方法が提供される。
【００２８】
これらハニカム構造体等の製造方法では、得られたハニカム構造体等の外形を、更に加工してもよい。
【００２９】
また、ハニカム構造体等の側面の少なくとも一部に、耐熱無機材料を主成分とする充填材を塗布することが好ましく、ハニカム構造体等を製造後、触媒を担持してもよい。
【００３０】
また、接合層を一部に形成した面の、接合層が形成されていない部分の少なくとも一部に、耐熱無機材料を主成分とする充填材を配設することが好ましい。
【００３１】
ハニカム部材及び接合層の主成分としては、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素、窒化珪素、リチウムアルミニウムシリケート、チタン酸アルミニウム及びこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる少なくとも１種のセラミックス、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属、又は金属ＳｉとＳｉＣからなることが好ましい。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明のハニカム構造体等は、複数のハニカム部材又はハニカムフィルター部材（以下、「ハニカム部材等」と省略していうことがある。）が、ハニカム部材と実質的に同材質の接合部材により接合されているため、ハニカム部材と接合部材のフィルター使用時における熱膨張率が略同一となり、熱応力の発生を抑制することができる。
【００３３】
また、本発明者の鋭意検討によると、熱応力は流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部で極めて大きいことが分かっており、本発明では、接合面を、この部分に接続する端部を少なくとも含んで、一部に未接合部を有するように構成しているため、前述した接合材による熱応力低減効果に加え、更に効果的にハニカム構造体等に発生する熱応力を低減することができ、クラック等が発生しない、耐久性に優れるハニカム構造体等とすることができる。
【００３４】
以下、本発明に係るハニカム構造体等の各構成要件について詳しく説明する。
【００３５】
本発明に係るハニカム構造体は、隔壁により仕切られた多数の流通孔を有するハニカム部材を複数一体化してなるものであり、本発明のハニカムフィルターは、隔壁により仕切られ、流路入口端面及び流路出口端面に貫通する多数の流通孔を、流路入口端面及び流路出口端面で互い違いに目封じされてなるハニカムフィルター部材を複数一体化してなるものである。
【００３６】
本発明におけるハニカム部材等において、流通孔の断面形状（セル形状）は、製作上の観点から、三角形、四角形、六角形又はコルゲート形状のいずれかであることが好ましい。
【００３７】
また、隔壁により形成されるセルのセル密度は、ハニカム部材としての強度及び有効ＧＳＡ（幾何学的表面積）、更にはガスが流れる場合の圧力損失を考慮して、６〜２０００セル／平方インチ（０．９〜３１１セル／ｃｍ2）が好ましく、５０〜４００セル／平方インチ（７．８〜６２セル／ｃｍ2）が更に好ましい。
【００３８】
また、ハニカム部材の形状としては、例えば、円柱形状を、その中心軸を通るように軸方向に３分割又は４分割に切断し、軸方向と垂直方向の断面形状が、扇形となるような形状のもの；円柱形状を、軸方向に一定間隔で９分割以上に切断し、軸方向と垂直方向の断面形状が、各セグメントで扇形、四角等の異なる形状となるもの等を挙げることができる。中でも、接触面を、多数、且つ３次元的に設けることによりハニカムフィルターの熱応力を低減することができる点から、ハニカム部材を９分割以上に切断した形状のものが好ましい。
【００３９】
他方、本発明におけるハニカム部材は、強度、耐熱性等の観点から、コージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素、窒化珪素、リチウムアルミニウムシリケート、チタン酸アルミニウム及びこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる少なくとも１種のセラミックス、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属からなることが好ましく、中でも、熱伝導率が高く放熱しやすいという点で炭化珪素が好ましい。
【００４０】
また、本発明においては、金属ＳｉとＳｉＣを主成分とすることも好ましく、この際には、ハニカム部材のＳｉ／（Ｓｉ＋ＳｉＣ）で規定されるＳｉ含有量が、５〜５０重量％であることが好ましく、１０〜４０重量％であることがさらに好ましい。５重量％未満ではＳｉによる結合が不十分であるため、熱伝導率、強度が不足する場合があり、一方、５０重量％を超えると過度に収縮してしまい、気孔率低下、気孔径縮小などの弊害を生じる場合がある。
【００４１】
本発明においては、流通孔を目封じする目封じ部材について特に制限はなく、例えば、ハニカム部材と同様のセラミックス及び／又は金属からなるものを挙げることができる。
【００４２】
本発明においてハニカム部材は、上述したセラミックス及び／又は金属からなる原料粉末に、バインダー及び水を所定量投入した後、混練し、得られた混練物を、成形して所望の形状とした後、成形体の乾燥を行ってハニカム体を得、最後に、このハニカム体を焼成することにより得ることができる。
【００４３】
本発明におけるハニカム部材は、寸法精度を向上させるために、後述する接合材による接合前に、その外形を加工しておこくとが好ましい。また、この外形の加工は、成形して得られるハニカム体に対して行ってよい。
【００４４】
本発明で用いられるバインダーとしては、例えば、ヒドロキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、又はポリビニルアルコール等を挙げることができ、これらバインダーは、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４５】
また、本発明では、その他に、成形助剤として一般的に使用されるエチレングリコール、デキストリン、脂肪酸石鹸、又はポリアルコール等を必要に応じて添加してもよい。
【００４６】
投入する水の量は、通常、上述した粉末原料１００重量部に対して、１０〜４０重量部程度であり、水を投入後、得られた混合原料を、真空土練機等で混練し、可塑性とする。
【００４７】
成形方法は、押出成形が好ましく、例えば、ラム式押出し成形機、２軸スクリュー式連続押出成形装置等を用いて行うことができる。
【００４８】
また、乾燥方法としては、例えば、熱風乾燥、マイクロ波乾燥、誘電乾燥、減圧乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を挙げることができ、中でも、誘電乾燥、マイクロ波又は熱風乾燥を単独で又は組合せて行うことが好ましい。更に、焼成条件については、用いる材料の種類により適宜所望の条件を選択すればよい。
【００４９】
また、本発明のハニカムフィルターにおいて、流通孔を目封じする際には、成形乾燥後のハニカム体の流通孔を目封じして目封じハニカム体としてもよく、更に焼成した後のハニカム部材の流通孔を目封じしてハニカムフィルター部材としてもよい。中でも、目封じ部材の接合強度が大きい点で、ハニカム体の流通孔を目封じして目封じハニカム体とすることが好ましい。
【００５０】
本発明においては、複数のハニカム部材等が、ハニカム部材と実質的に同材質の主成分からなる接合部材により、流通孔の流路方向と実質的に平行な面が接合されて一体化されてなるものであり、接合面が、少なくとも、流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を含む未接合部を有している。
【００５１】
ここで、本明細書中、「接合面」とは、一部に接合材が配設されている面を意味する。また、「未接合部」とは、接合面のうち、接合材の配設されていない部分を意味する。更に、「実質的に平行な面」とは、複数のハニカム部材を接合する際に障害にならない範囲で厳密な意味で平行でない面も含む意味である。
【００５２】
本発明においては、接合部材は、接合面に不連続的に２箇所以上で配設されているもの、接合面に連続的に配設されているもの、のいずれでもよいが、ハニカム部材等の接合強度を高くできる点で、接合面に連続的に配設されているものが好ましい。
【００５３】
また、接合部材の形状としては、例えば、ハニカム構造体の軸方向の断面形状が、三角形、長方形、正方形、菱形、台形、楕円、円形、トラックサークル形状、半楕円形、又は半円形の等を挙げることができるが、フィルター全体の温度を均一化し易い点で、楕円、円形、トラックサークル形状等が好ましい。
【００５４】
未接合部は、ハニカム構造体等の流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部から流通孔の流路方向に、同方向のハニカム構造体等の全長に対し、１０％以上の長さで形成されていることが好ましく、３０％以上の長さで形成されていることがより好ましい。この範囲であれば、ハニカム構造体等全体の熱応力を効果的に低減することができ、クラック等の発生を抑制し耐久性を向上させることができる。
【００５５】
また、未接合部は、更にハニカム構造体等の流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部から各端面の中心方向に、同方向のハニカム構造体等の全幅に対して１０％以上の長さで形成されていることが好ましく、３０％以上の長さで形成されていることがより好ましい。これにより、より熱応力を低減することができ、耐久性を更に向上させることができる。
【００５６】
また、本発明においては、接合部をハニカム構造体等の略中心部に設け、未接合部が、接合面におけるハニカム構造体等の側面、流路出口端面及び流路入口端面に接続する部分全部を含んで設けられていることが好ましい。これにより、ハニカム構造体等で熱応力が発生し易い部分がいずれも容易に変形が可能となり、クラック等の発生を高度に抑制することができる。
【００５７】
更に、本発明おいては、未接合部が、各部の変形に偏りを生じにくい点で、ハニカム構造体等の中心軸を基準に線対称に配置されていることが好ましいが、例えば、図１１（ａ）〜（ｄ）に示すように、未接合部１２を、ハニカム構造体等の中心軸を基準に、非線対称に配置するものであってもよい。
【００５８】
他方、本発明における接合材は、上述の通り、ハニカム部材と実質的に同材質のものである。
【００５９】
具体的には、ハニカム部材のところで述べたコージェライト、ムライト、アルミナ、スピネル、炭化珪素、窒化珪素、リチウムアルミニウムシリケート、チタン酸アルミニウム及びこれらの組み合わせよりなる群から選ばれる少なくとも１種のセラミックス、又はＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ系金属等からなり、ハニカム部材の成分と対応させたものを挙げることができる。
【００６０】
他方、ハニカム部材が金属ＳｉとＳｉＣとを主成分とする場合には、接合材も金属ＳｉとＳｉＣを主成分とすることが好ましいが、この際には、Ｓｉ／（Ｓｉ＋ＳｉＣ）で規定されるＳｉ含有量が、接合されるハニカム部材と同等かそれより多く、かつ１０〜８０重量％であることが好ましい。Ｓｉ含有量がハニカム部材に比べて同等未満では、充分な接合強度が得られない場合があり、８０重量％を超えると、高温での耐酸化性が不充分となる場合がある。
【００６１】
本発明において、接合部材は、ハニカム体と実質的に同材質の接合層を、ハニカム体における流通孔の流路方向と実質的に平行な面に、少なくとも流路入口端面外周部又は流路出口端面外周部に接続する端部を除いて一部に形成した後、焼成することにより設けることができる。
【００６２】
もっとも、本発明のハニカム構造体においては、成形、乾燥後のハニカム体をさらに焼成して得たハニカム部材に接合層の形成した後、焼成することにより接合部材を設けることもできる。また、本発明のハニカムフィルターにおいても、ハニカム体の流通孔を目封じした目封じハニカム体に接合層の形成した後、焼成することにより接合部材を設けてもよく、ハニカム部材を目封じしたハニカムフィルター部材に接合層の形成した後、焼成することにより接合部材を設けてもよい。
【００６３】
接合層を形成する方法としては、所定の面にハニカム体と実質的に同材質のスラリーを直接塗布しても良いが、所定の厚みを確保するために、同様の材質のもので形成した所定の厚みのプレートを用い、これに同材質のスラリーを塗布して接合することが好ましい。また、接合層は、ハニカム部材等の接合強度を大きくするために、連続的に形成することが好ましい。
【００６４】
本発明のハニカム構造体等は、このように接合層を形成したハニカム体又は等の複数を一体化した後焼成して得ることができる。焼成条件は、接合する上で好適な条件であればよく、接合材の材料に応じて適宜好適な熱処理温度を選択すればよい。但し、一般には２００〜４００℃の温度で行うことが好ましい。
【００６５】
本発明においては、未接合部の少なくとも一部に、耐熱無機材料を主成分とする充填部材が配設されていることが好ましい。
これにより、ガスなど流体の未接合部からの吹き抜け（通り抜け）を防止することができる。
【００６６】
尚、本発明のハニカムフィルターに充填部材を配設する場合は、充填部材を、少なくとも未接合部により形成される空隙が流路入口端面に露出する部分全てを閉塞するように、未接合部の一部に配設することが好ましい。これにより、未接合部に煤が堆積することを防止することができるとともに、流路入口端面１６側に配設された充填部材と接合材間、及び流路出口端面１４に露出する空隙によりハニカムフィルターに生じる熱応力を高度に低減することができる。
【００６７】
耐熱無機材料を主成分とする充填部材としては、耐熱性を有するセラミックスファイバー、セラミックス粉、セメント等を単独で、あるいは混合して用いることが好ましく、更に必要に応じて、有機バインダー、無機バインダー等を混合して用いてもよい。
【００６８】
また、本発明における充填部材としては、▲１▼ヤング率が、ハニカム部材のヤング率の８０％以下であること、▲２▼材料強度が、ハニカム部材の材料強度より小さいこと、の少なくともいずれか一方を満足することが好ましく、これらの両方を満足することがより好ましい。
【００６９】
少なくとも、これらいずれか一方を満足すると、熱応力低減効果が大きく、ハニカム構造体等の耐久性がさらに向上するからである。ここで、ヤング率は、静的弾性率試験法により荷重と変位量の関係から測定算出したものであり、材料強度は、材料試験機を用いて４点曲げ強度試験（ＪＩＳ１６０１）により測定したものである。
【００７０】
本発明においては、さらに、得られたハニカム構造体等の側面の少なくとも一部に上述した充填材を塗布して、耐熱性を向上させることも好ましい。
【００７１】
尚、充填部材は、ハニカム部材等又はハニカム体等を一体化して焼成した後に、充填材を充填し、乾燥、更に必要に応じて焼成して配設してもよく、一体化して焼成する前に充填材を充填した後、ハニカム部材等又はハニカム体等とともに焼成して配設してもよい。
【００７２】
また、本発明においては、容器等の寸法合わせ等を考慮して、一体化した後にハニカム部材等（ハニカム構造体等）の外形を加工してもよく、更に焼成した後にハニカム部材等（ハニカム構造体等）の外形を加工してもよい。
【００７３】
本発明において、一体化したハニカム構造体等は、流通孔の流路方向に垂直方向の断面形状が、円、楕円、レーストラック等、各種の形状を採り得る。
【００７４】
また、本発明においては、このようなハニカム構造体等を、触媒担体として内燃機関等の熱機関若しくはボイラー等の燃焼装置の排気ガスの浄化、又は液体燃料若しくは気体燃料の改質に用いようとする場合には、ハニカム部材等に例えば、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ等の触媒能を有する金属少なくとも１種を担持することが好ましい。
【００７５】
また、ハニカムフィルターとして用いる場合には、捕捉された粒子状物質が隔壁上に堆積してくると、目詰まりを起こしてフィルターとしての機能が低下するので、定期的にヒーター等の加熱手段でハニカムフィルターを加熱することにより、粒子状物質を燃焼除去し、フィルターを再生することを行う。従って、ハニカムフィルターの場合には、フィルター再生時の粒子状物質の燃焼を促進するために、隔壁上にそのような触媒能を有する金属を担持させてもよい。
【００７６】
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
【００７７】
図１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は本発明に係るハニカム構造体の各種実施例を示す斜視図である。
図１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すハニカム構造体１０は、隔壁により仕切られた軸方向（流路方向）（図１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）で、Ｘ方向で示す。）に貫通する多数の流通孔１１を有するハニカム部材２１を４個接合して構成されている。また、ハニカム部材２１は、ハニカム部材２１と実質的に同材質の接合部材２５により、流通孔１１の流路方向Ｘと実質的に平行な面（接合面）２２で接合されており、この接合面２２のうち、未接合部１２は、流路出口端面外周部１５に接続する端部１８を含んで設けられ、接合部材２５は、連続的に配設されている。
【００７８】
ここで、図１（ａ）に示すハニカム構造体１０は、未接合部１２が、接合面２２のうち、流路出口端面１４及び側面１３に接続する部分の一部を含んで、側面１３からハニカム構造体１０の中心方向Ｙの幅が流路入口端面１６方向に徐々に小さくなるように斜めに形成されている。また、図１（ｂ）に示すハニカム構造体１０は、未接合部１２が、同様に流路出口端面１４及び側面１３に接続する部分の一部を含んで形成されているが、未接合部１２の形状が矩形であり、側面１３からハニカム構造体１０の中心方向Ｙの幅が流路入口端面１６方向に同一になるように形成されている。また、図１（ｃ）に示すハニカム構造体１０は、未接合部１２が、接合面２２のうち、側面１３に接続する部分全体と、流路出口端面１４に接続する一部を含んで、側面１３からハニカム構造体１０の中心方向Ｙの幅が流路入口端面１６方向に徐々に小さくなるように斜めに形成されている。また、図１（ｄ）に示すハニカム構造体１０は、未接合部１２が、接合面２２のうち、側面１３に接続する部分全体と、流路出口端面１４及び流路入口端面１６に接続する一部を含んで、側面１３からハニカム構造体１０の中心方向Ｙの幅が流路出口端面方向に同一になるように形成されている。
【００７９】
図１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すハニカム構造体１０では、局所的な高温又は低温のような温度分布の不均一が生じても、ハニカム構造体１０の各部が互いに拘束されずに自由に変形でき、熱応力が低減され、クラックの発生が極力防止される。
【００８０】
特に、図１（ｃ）（ｄ）に示すハニカム構造体１０では、ハニカム構造体１０全体で熱応力を低減する効果が大きいため、温度の不均一がハニカム構造体１０全体に及ぶような使用環境において特に有効である。
【００８１】
図２（ａ）（ｂ）に示すハニカム構造体１０は、ハニカム部材２１を３個接合して構成されるものである。図２（ａ）に示すハニカム構造体１０は、図１（ｃ）と同様に、未接合部１２が、接合面２２のうち、側面１３に接続する部分全体と、流路出口端面１４に接続する一部を含んで、側面１３からハニカム構造体１０の中心方向Ｙの幅が流路入口端面１６方向に徐々に小さくなるように斜めに形成されている。また、図２（ｂ）に示すハニカム構造体１０は、図１（ｄ）と同様に、未接合部１２が、接合面２２のうち、側面１３に接続する部分全体と、流路出口端面１４及び流路入口端面１６に接続する一部とを含んで、側面１３からハニカム構造体１０の中心方向Ｙの幅が流路入口端面１６方向に同一になるように形成されている。
【００８２】
このようなハニカム構造体でも、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すハニカム構造体１０と略同様の熱応力低減効果を発揮することができる。
【００８３】
図３（ａ）（ｂ）は、本発明に係るハニカム構造体の他の実施例を示す斜視図である。
【００８４】
図３（ａ）に示すハニカム構造体１０は、未接合部１２が、接合面２２のうち、ハニカム構造体１０の側面１３に接続する部分の一部と、流路出口端面１４に接続する部分の全部とを含んで設けられている。また、この例では、未接合部１２が、端面外周部１５の２点（Ａ，Ｂ）、（Ｃ，Ｄ）を連続的につないで流路出口端面１４の中央部で交差するように設けられている。
【００８５】
このようなハニカム構造体１０では、流路出口端面１４における熱応力の低減効果が大きいという利点を有する。
【００８６】
図３（ｂ）に示すハニカム構造体１０は、更に、未接合部１２が、接合面２２のうち、ハニカム構造体１０の側面１３に接続する部分の一部と、流路入口端面１６に接続する部分の全部とを含んで設けられ、未接合部１２が、流路出口端面１４と同様に、端面外周部１７の２点（図示せず）を連続的につないで流路入口端面１６の中央部で交差するように設けられている。
【００８７】
このようなハニカム構造体１０では、流路出口端面１４と流路入口端面１６とで熱応力の低減効果が大きく、クラックの発生を更に抑制することができる。
【００８８】
図４（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すハニカム構造体１０は、接合部材２５がハニカム構造体１０の中心部に配設され、未接合部１２が、接合面２２のうち、ハニカム構造体１０の側面１３、流路出口端面１４及び流路入口端面１６に接続する部分全部を含んで設けられているものである。図４（ａ）は、接合部材２５の断面形状が長方形の場合、図４（ｂ）は、接合部材２５の断面形状が円形の場合、図４（ｃ）は、接合部材２５の断面形状がレーストラック形の場合、図４（ｄ）は、接合部材２５の断面形状が菱形の場合をそれぞれ示す。
【００８９】
このようなハニカム構造体１０では、極めて熱応力の低減効果が大きく、局所的な高温又は低温の如く温度の不均一が大きく、その不均一がハニカム構造体の全体にわたって分布するような場合においても、クラック等を生じないハニカム構造体とすることができる。
【００９０】
一方、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すハニカム構造体１０は、未接合部１２が、接合面２２のうち、ハニカム構造体１０の側面１３及び流路出口端面１４に接続する部分の全部と、流路入口端面１６に接続する部分の一部とを含んで設けられ、接合部材２５の一部が、ハニカム構造体１０の流路入口端面１６に露出して設けられているものである。
【００９１】
このハニカム構造体では、特に、流路出口端面１４及び側面１３における熱応力を低減する効果が大きいという利点を有する。
【００９２】
図６（ａ）（ｂ）及び図７（ａ）（ｂ）に示すハニカム構造体１０は、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すハニカム構造体１０と同様に、未接合部１２が、接合面２２のハニカム構造体１０の側面１３、流路出口端面１４及び流路入口端面１６に接続する部分全部を含んで設けられているものであり、更に、ハニカム部材１４を９個接合して構成することにより、接合面２２を多数設けたものである。
【００９３】
図６（ａ）（ｂ）に示すハニカム構造体１０は、図４（ａ）と同様に、接合部材２５の断面形状が長方形の場合を示しており、図７（ａ）（ｂ）に示すハニカム構造体１０は、接合部材２５の断面形状が楕円形の場合を示している。
【００９４】
このハニカム構造体１０では、図４（ａ）〜（ｄ）に示すハニカム構造体１０のところで述べた効果に加え、未接合部１２をハニカム構造体１０中に、多数かつ均一に設けることができるため、ハニカム構造体１０の熱応力を極めて低減することができる。
【００９５】
図８（ａ）（ｂ）に示すハニカム構造体１０は、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すハニカム構造体１０と同様に、４個のハニカム部材２１を、接合部材２５で接合したものであり、接合部材２５がハニカム構造体１０の中心部に配設され、未接合部１２が、接合面２２のハニカム構造体１０の側面１３、流路出口端面１４及び流路入口端面１６に接続する部分全部を含んで設けられている。また、このハニカム構造体１０では、充填部材２４が、接合部材２５の周囲に側面１３の一部に露出するように未接合部１２の一部に配設されており、充填部材２４が配設されず空隙を形成している未充填部３１が、接合面２２のうち、ハニカム構造体１０の側面１３の一部に接続する部分の一部と、流路出口端面１４及び流路入口端面１６に接続する部分の全部とを含んで設けられている。
【００９６】
このハニカム構造体１０では、充填部材２４の存在により、流体が、未接合部１２を流路方向に流れることがなく、流体の吹き抜けを防止することができるとともに、流路出口端面１４及び流路入口端面１６に接続する部分の全部に未充填部３１が設けられているため、熱応力の低減効果が極めて大きいという利点を有する。
【００９７】
図９（ａ）（ｂ）に示すハニカム構造体１０は、 図６（ａ）（ｂ）に示すハニカム構造体１０と同様に、ハニカム部材１４を１６個接合して構成することにより、接合面２２を多数設けたものであることの他は、図８（ａ）（ｂ）に示すハニカム構造体１０と同様の構成としたものである。
【００９８】
このハニカム構造体１０では、図８（ａ）（ｂ）に示すハニカム構造体１０のところで述べた効果に加え、未接合部１２をハニカム構造体１０中に、多数かつ均一に設けることができるため、ハニカム構造体１０の熱応力を極めて低減することができる。
【００９９】
図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）は、ハニカムフィルターとして用いる場合の実施形態を示すものである。
図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すハニカムフィルター１では、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すハニカム構造体１０と同様に、４個のハニカムフィルター部材３３を、接合部材２５で接合したものであり、接合部材２５がハニカムフィルター１の中心部に配設され、未接合部１２が、接合面２２のハニカムフィルター１の側面１３、流路出口端面１４及び流路入口端面１６に接続する部分全部を含んで設けられている。また、このハニカムフィルター１では、充填部材２４を、未接合部１２により形成される空隙が流路入口端面１６に露出する部分全てを閉塞するように未接合部１２の一部に配設されており、流路入口端面１６側に配設された充填部材２４と接合部材２５間、及び流路出口端面１４に露出して、充填材が配設されず空隙を形成している未充填部３１が形成されている。
【０１００】
このハニカムフィルター１では、ガス流入側の未充填部３１に排ガス中のすすが堆積することなく、ハニカムフィルターとして好適に用いることができるとともに、流路出口端面１４及び流路入口端面１６の近傍に空隙が形成されているため、極めて熱応力の低減効果が大きいという利点を有する。
【０１０１】
次に、本発明に係るハニカム構造体及びハニカムフィルターの製造方法の例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１０２】
（製造例１）
原料として、ＳｉＣ粉７５重量％及び金属Ｓｉ粉２５重量％の混合粉末を使用し、これにメチルセルロース及びヒドロキシプロポキシルメチルセルロース、界面活性剤及び水を添加し、可塑性の坏土を作製した。
【０１０３】
次いで、この坏土を押出成形して、それぞれ、円柱形状を軸方向に一定間隔で９分割に切断して得られる軸方向と垂直方向の断面形状が、扇形、四角等の異なる形状を有し、隔壁の厚さが０．３ｍｍ、セル密度が３１セル／ｃｍ2のハニカム体を複数作製した。
【０１０４】
次いで、これら複数のハニカム体をマイクロ波及び熱風で乾燥後、ハニカム体における流通孔の流路方向と実質的に平行な面の略中央部分に坏土と同じ組成の接合層を形成し、その後、この各ハニカム体を、この接合層を介して接合させることにより、一体に組立てた後、乾燥した。得られた組立後の乾燥体をＮ2雰囲気中約４００℃で脱脂し、その後、Ａｒ等の不活性雰囲気中で約１５５０℃で焼成した。焼成後、未接合部の外周部に、例えば、アルミノシリケート質ファイバー、ＳｉＣ粉、金属Ｓｉ紛、有機バインダー、無機バインダー、及び水を含む充填材を幅５〜１０ｍｍに充填し、約１００℃で乾燥することにより、寸法が、１４４ｍｍφ×１５２ｍｍＬ、接合部の隙間が２ｍｍである図９に示すハニカム構造体を作製することができた。
【０１０５】
（製造例２）
製造例１において、端面形状が５０ｍｍ×５０ｍｍの角柱形状のハニカム体を成形し、複数のハニカム体を接合して一体化した後、焼成し、得られたハニカム構造体の外形を加工して、寸法が、１４４ｍｍφ×１５２ｍｍＬの円柱形状としたこと及び、次いで、接合層と同様の坏土を周を塗布し焼成することにより、ハニカム構造体を作製したこと以外は製造例１と同様にして図９に示すハニカム構造体を作製することができた。
【０１０６】
（製造例３）
製造例１と同様にして、端面形状が５０ｍｍ×５０ｍｍの角柱形状のハニカム体を成形し、複数のハニカム体を接合して一体化した後、焼成し、得られたハニカム構造体の外形を加工して、寸法が、１４４ｍｍφ×１５２ｍｍＬの円柱形状としたこと及び、次いで、充填材で外周を塗布し乾燥することにより、ハニカム構造体を作製したこと以外は製造例１と同様にして図９に示すハニカム構造体を作製することができた。
【０１０７】
（製造例４）
ハニカムフィルターは、ハニカム部材流路の両端面を互い違いに目封じする工程を行う以外は、上記した製造例１〜３同様の方法により、製造することができた。
【０１０８】
【実施例】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【０１０９】
実施例１
製造例１により、寸法が１４４ｍｍφ×１５２ｍｍＬ、隔壁の厚さが０．３ｍｍ、セル密度が３１セル／ｃｍ2のＳｉＣ製ハニカム体の、流路入口端面及び流路出口端面に貫通する多数の流通孔を、流通孔が貫通する流路入口端面及び流路出口端面で互い違いに目封じしたディーゼルエンジン排気浄化パーティキュレートハニカムフィルターを作製した。また、このハニカムフィルターでは、図１（ａ）に示すように、未接合部１２を、接合面２２のうち、流路出口端面（上端面）１４及び側面１３に接続する部分の一部を含んで、側面１３からハニカム構造体１０の中心方向Ｙの幅が流路入口端面１６方向に徐々に小さくなるように斜めに設けており、未接合部１２の長さを、流路出口端面（上端面）外周部１５からハニカム構造体１０の流路方向に３０ｍｍ、流路出口端面（上端面）外周部１５からハニカム構造体１０の中心方向に５０ｍｍとした。
【０１１０】
実施例２〜６、１０
実施例１において、それぞれ、図１（ｄ）、図３（ａ）、図３（ｂ）、図４（ａ）、図４（ｂ）、及び図７に示す未接合部を有する構造としたこと及び、ハニカム構造体１０の未接合部１２間で形成される空隙が、流路入口端面（下端面）１６に露出して形成される場合には、その露出する部分を、閉塞するように、表１に示す特性の充填部材２５を深さ６ｍｍで配設した以外は実施例１と同様のものを作製した。
【０１１１】
尚、表１中、ヤング率比とは、ハニカム部材のヤング率に対する充填材のヤング率の比であり、各ヤング率については、静的弾性率試験法により荷重と変位量の関係から測定算出した。また、強度とは、ハニカム部材に対する充填材の材料強度をいい、各材料強度については材料試験機を用いて４点曲げ強度試験（ＪＩＳ１６０１）により測定した。また、充填材の方が強度が大きい場合を「大」、小さい場合を「小」と示した。
【０１１２】
実施例７〜９
実施例６において、充填材を、表１に示すヤング率比及び強度のものを用いたこと以外は、実施例６と同様のものを作製した。
【０１１３】
実施例１１
実施例１において、未接合部１２を、流路出口端面（上端面）外周部１５からハニカム構造体１０の中心方向に１５ｍｍの長さ、流路出口端面（上端面）外周部１５からハニカム構造体１０の流路方向に、５ｍｍの長さで設けたこと以外は、実施例１と同様のものを作製した。
【０１１４】
実施例１２、１３
実施例１において、図３（ａ）に示す構造にするとともに、未接合部１２を、それぞれ上端面外周部１５からハニカム構造体１０の流路方向に１５、５ｍｍの長さ、上端面外周部１５からハニカム構造体１０の中心方向に、１５、５ｍｍの長さで設けた設けたこと以外は、実施例１と同様のものを作製した。
【０１１５】
比較例１
未接合部を有しない一体構造のものを作成したこと以外は実施例１と同様のものを作成した。
【０１１６】
（評価）
ハニカム構造体（ハニカムフィルター）１０の側面１３に把持材としてセラミック製無膨張マットを巻き、ＳＵＳ４０９製のキャニング用缶体に押し込んでキャニング構造体とした後、ディーゼル燃料軽油の燃焼により発生させたすすを含む燃焼ガスを、ハニカム構造体（ハニカムフィルター）１０の下端面１６より流入させ、上端面１４より流出させることにより、すすをハニカム構造体（ハニカムフィルター）１０内に捕集し、次に一旦室温まで放冷した後、ハニカム構造体（ハニカムフィルター）１０の下端面１６より８００℃で一定割合の酸素を含む燃焼ガスを流入させることにより、すすを燃焼除去するフィルタ再生試験を実施した。
【０１１７】
実施例１〜１０及び比較例１のハニカムフィルターでは、入口ガス温度を室温から８００℃まで上昇させる過渡時間と、捕集すす重量を３種類（過渡時間：標準条件（３００秒）、短（２４０秒）最短（１８０秒））（捕集すす重量：標準条件（１０ｇ／Ｌ）、大（１４ｇ／Ｌ）、最大（１８ｇ／Ｌ））設定し、試験を実施した際、ハニカム構造体の上端面（出口）、下端面（入口）、外周、内部のそれぞれの部位でのクラックの発生の有無を調査した。
【０１１８】
一方、実施例１、１１〜１３のハニカムフィルターでは、捕集すす重量を定量的に１０ｇ／Ｌ〜２０ｇ／Ｌの６種類（過渡時間：標準条件）で設定し、上述と同様にしてフィルタ再生試験を実施した。結果をまとめて表１及び２に示す。
なお、クラックの発生については、全く発生しなかったものを○、少しでも発生したものを△で示した。
【０１１９】
【表１】
0004511065.tif 000002
【０１２０】
【表２】
0004511065.tif 000003
【０１２１】
表１からわかるように、標準条件の場合であっても、未接合部なし構造の比較例１のハニカム構造体においては、入口及び出口の端面にクラックの発生が認められるのに対し、実施例１〜１０のハニカムフィルター（図１（ａ）、図１（ｄ）、図３（ａ）、図３（ｂ）、図４（ａ）、図４（ｂ）、図７）では、クラックの発生はなかった。
【０１２２】
なお、過渡時間を短くし捕集すす重量を増加させていくと、温度の不均一が大きくなり、図１（ａ）や図３（ａ）のように、ハニカムフィルターの外周部の一端面付近にのみ未接合部が形成されている場合には一部クラックの発生が生じることがあったが、図４（ｂ）のように、未接合部が、接合面におけるハニカムフィルターの側面、流路出口端面及び流路入口端面に接続する部分全部を含んで設けられているハニカムフィルターではほとんどクラックは発生せず、図７のようにさらに接合面数を増やした例ではまったくクラックの発生は認められなかった。また、充填材のヤング率がハニカム部材のヤング率の８０％以下であるか、または充填材の材料強度がハニカム部材より小さいと、クラックの発生は少なかった。
【０１２３】
また、表２から分かるように、未接合部分の、上端面外周部１５からハニカム構造体１０の流路方向及び中心方向の長さが、所定以上に短くなると、すす量の増大に応じてクラックの発生する割合が増大する傾向が認められた。
【０１２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のハニカム構造体及びハニカムフィルターによれば、温度分布の不均一が生じても、ハニカム構造体及びハニカムフィルターの各部が互いに拘束されずに自由に変形することができるため、熱応力を低減することができ、その結果、クラックの発生を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るハニカム構造体の各種実施例を示す斜視図である。
【図２】  本発明に係るハニカム構造体の他の各実施例を示す斜視図である。
【図３】  本発明に係るハニカム構造体の他の各実施例を示す斜視図である。
【図４】  本発明に係るハニカム構造体の更に他の各実施例を示す斜視図である。
【図５】  本発明に係るハニカム構造体の更に別の各実施例を示す斜視図である。
【図６】  本発明に係るハニカム構造体の更に別の実施例を示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ断面説明図である。
【図７】  本発明に係るハニカム構造体の更に別の実施例を示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ断面説明図である。
【図８】  本発明に係るハニカム構造体の更に別の実施例を示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面説明図である。
【図９】  本発明に係るハニカム構造体の更に別の実施例を示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面説明図である。
【図１０】  本発明に係るハニカムフィルターの一実施例を示しており、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は底面図である。
【図１１】  本発明に係るハニカム構造体のスリットの配置例を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は底面図である。
【符号の説明】
１…ハニカムフィルター、１０…ハニカム構造体、１１…流通孔（貫通孔）、１２…未接合部、１３…ハニカム構造体（ハニカムフィルター）の側面、１４…流路出口端面（上端面）、１５…端面外周部、１６…流路入口端面（下端面）、１７…端面外周部、１８…流路出口端面外周部に接続する端部、１９…流路入口端面外周部に接続する端部、２０…隔壁、２１…ハニカム部材、２２…接合面、２４…充填部材、２５…接合部材、３１…未充填部、３２…目封じ部材、３３…ハニカムフィルター部材。
【図１】
0004511065.tif 000004
【図２】
0004511065.tif 000005
【図３】
0004511065.tif 000006
【図４】
0004511065.tif 000007
【図５】
0004511065.tif 000008
【図６】
0004511065.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
0004511065.tif 000012
【図１０】
0004511065.tif 000013
【図１１】
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